Fizyka kwantowa BEZ paradoksów, czyli dlaczego fizyka nie może umrzeć

Od zarania fizyki kwantowej mocno przylepiło się do niej owo przekonanie o jej wybitnie paradoksalnym charakterze. Zaczęli to przekonanie budować niektórzy z samych „ojców fundatorów” – jak choćby Erwin Schrödinger z jego kontestacją „tych cholernych przeskoków kwantowych”, czy Albert Einstein z dość ekstrawagancką (jak na (p)a(n)teistę) opinią, iż „Bóg nie gra w kości”.  W obu tych przypadkach to podkreślanie rzeczywiście zupełnie nowych i bardzo zaskakujących własności fizyki kwantowej miało sugerować jej sprzeczność lub niekompletność. Punktem kulminacyjnym tej krytycznej „kampanii” była publikacja w maju 1935 artykułu napisanego przez Einsteina, Podolsky’ego i Rosena pod odpowiednim tytułem: „Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?”, który zawierał analizę pewnego Gedankenexperimentu, znaną obecnie jako paradoks EPR. Artykuł ten z kolei zainspirował Schrödingera do wprowadzenia w tymże roku jego słynnego „kociego” paradoksu, własnego imienia.

Krytyka ta stanowiła zupełnie naturalną część naukowego dyskursu, ale jednak większość ówczesnych fizyków szła za radą Wolfganga Pauli’ego, który zwykł w takiej sytuacji machać na to ręką i mówić: nie przejmujmy się, Bohr to wszystko odpowiednio wyjaśni. Po prostu, fizyka kwantowa już wtedy odniosła fenomenalny sukces w wyjaśnianiu zjawisk mikroświata (choćby, w „wytłumaczeniu” tablicy Mendelejewa, czy wręcz całej chemii!), który był niejako najlepszą jej rekomendacją, a więc w naturalny sposób znakomita większość fizyków uznała, że jej podstawy muszą być bardzo zdrowe, a najpilniejszym zatem wyzwaniem jest eksploracja „nowej fizyki”, a nie „dzielenie włosa na czworo”.

Z biegiem lat, liczba kwantowych paradoksów jeszcze się powiększyła, tak jak i liczba tzw. interpretacji fizyki kwantowej – począwszy od tej pierwszej, kopenhaskiej, samego Nielsa Bohra i jego współpracowników. Interpretacji tłumaczących w różny sposób ten szereg paradoksów – a to przez nielokalność teorii, a to przez kolaps funkcji falowej, czy koncepcje wielu światów itd. itp. Ciągle jednak były to tylko interpretacje – nie zmieniające konkretnych przewidywań fizyki kwantowej. Przy tym sytuacja była uciążliwa, bo nie było jasne co właściwie nam mówią rzeczone paradoksy. Aż do roku 1984, kiedy to Robert B. Griffiths zaproponował „Consistent Quantum Theory”. Z jej pełnym formalnym wykładem, opublikowanym w 2002 przez Cambridge Press, można się bezpłatnie zapoznać (co za rzadkość we współczesnym świecie…): quantum.phys.cmu.edu/CQT/

Dla tych o bardziej filozoficznym nastawieniu polecam nowe hasło w stanfordzkiej encyklopedii filozoficznej, opublikowane przez samego Griffiths’a: plato.stanford.edu/entries/qm-consistent-histories/ (i nie mogę się tu powstrzymać od podkreślenia, jak eksponowane miejsce w tej encyklopedii zajmuje „polska szkoła” filozoficzna – vide, dla przykładu: plato.stanford.edu/entries/lvov-warsaw/)

Otóż w owej „konsystentnej” (niesprzecznej) teorii kwantowej Griffithsa paradoksy po prostu znikają – patrz punkt 10. tamże! A teorię najlepiej podsumowuje we wstępie sam autor:

« However, the concept of measurement by which probabilities are introduced in standard quantum theory no longer plays a fundamental role. Instead, all quantum time dependence is probabilistic (stochastic), with probabilities given by the Born rule or its extensions. By requiring that the description of a quantum system be carried out using a well-defined probabilistic sample space (called a “framework”) this approach resolves all the well-known quantum paradoxes of quantum foundations. In particular, quantum mechanics is local and consistent with special relativity. Classical mechanics emerges as a useful approximation to the more fundamental quantum mechanics under suitable conditions. The price to be paid for this is a set of rules for reasoning resembling, but also significantly different from, those which comprise quantum logic. An important philosophical implication is the lack of a single universally-true state of affairs at each instant of time. However, there is a correspondence limit in which the new quantum logic becomes standard logic in the macroscopic world of everyday experience. »

Ceną jaką się płaci za to wspaniałe osiągnięcie, jest jedyność opisu. Oddaję głos Griffiths’owi:

« Abandoning unicity is certainly a radical proposal, comparable in the history of science to the radical step our intellectual ancestors took when they replaced the centuries old notion of an immovable earth with the modern concept of a spinning planet in motion around the sun. »

Nasuwa się pytanie – dlaczego ta teoria tak wolno toruje sobie drogę? Moim zdaniem, tzw. „egzotyka” fizyki kwantowej jest sztucznie podtrzymywana przez ostatnio najważniejsze jej zastosowanie, czyli kwantową kryptologię. A w dodatku, wg mnie, wcześniej czy później „czysta” fizyka „umrze”. Dlaczego? Najlepiej to wyjaśnił w 1965 Richard Feynman w Charakterze praw fizycznych, Prószyński  i S-ka:

„Moim zdaniem przyszłość nauki może wyglądać dwojako. Albo poznamy wszystkie prawa, to znaczy będziemy znali dostatecznie dużo praw, aby przewidzieć wszystkie zjawiska, i wyniki zawsze będą się zgadzały z doświadczeniem, co będzie oznaczać kres nauki, albo też eksperymenty będą coraz trudniejsze i coraz bardziej kosztowne, wskutek czego będziemy w stanie przewidywać 99.9% zjawisk, ale zawsze znajdzie się  jakieś niedawno odkryte zjawisko, bardzo trudne do zaobserwowania, ale za to sprzeczne z naszą teorią. Gdy  tylko znajdziemy odpowiednie wyjaśnienie, pojawi się następne takie zjawisko, ale cały ten proces będzie przebiegał coraz wolniej i będzie coraz mniej interesujący. Kres nauki może również też tak wyglądać! Myślę, że w ten czy inny sposób nauka dotrze do kresu.”

Są oczywiście tacy fizycy którzy uważają inaczej. Problem w tym, iż niektórzy z nich piszą i robią przy tym rzeczy zupełnie kompromitujące. Dlaczego? A, na to pytanie już odpowiedziałem w artykule w Szkole Nawigatorów, nr 4.
Reklamy

2 myśli na temat “Fizyka kwantowa BEZ paradoksów, czyli dlaczego fizyka nie może umrzeć”

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Connecting to %s